許飛

摘要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)科學(xué)探究活動(dòng)進(jìn)行反思和總結(jié)并形成對(duì)科學(xué)認(rèn)知的元認(rèn)知，可以讓學(xué)生清晰了解科學(xué)探究的方法和程序，對(duì)提升學(xué)生的科學(xué)探究能力具有重要意義。反思單元的主要目標(biāo)就是，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)分析歷史上成功的科學(xué)研究案例和反思自己的探究經(jīng)歷，使其更加清晰地認(rèn)知科學(xué)探究方法，更好地提高科學(xué)探究能力。

關(guān)鍵詞反思;科學(xué)探究;元認(rèn)知;教學(xué)思路

中圖分類(lèi)號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.36.030

Improving the Metacognitive Ability of Scientific Inquiry in Reflection

XU Fei

（Jiangsu Nantong High-tech Zone Primary School，Nantong，Jiangsu 226300）

Abstract：Guiding students to reflect and summarize scientific inquiry activities and form metacognition of scientific cognition can make students clearly understand the methods and procedures of scientific inquiry，which is of great significance to improve students，scientific inquiry ability. The main goal of the reflection unit is to guide students to better understand scientific inquiry methods and improve their scientific inquiry ability by analyzing successful scientific research cases in history and reflecting on their own inquiry experience.

Keywords：reflection;scientific inquiry;metacognitive;teaching ideas

科學(xué)探究活動(dòng)是人類(lèi)對(duì)自然世界的高級(jí)認(rèn)知活動(dòng)，已經(jīng)在人類(lèi)長(zhǎng)期的科學(xué)活動(dòng)中形成了特有的方法和程序。學(xué)生對(duì)科學(xué)探究活動(dòng)進(jìn)行反思和總結(jié)并形成對(duì)科學(xué)認(rèn)知的元認(rèn)知，可以讓他們清晰了解科學(xué)探究的方法和程序，對(duì)提升他們的科學(xué)探究能力具有重要意義。對(duì)于小學(xué)生而言，如果沒(méi)有科學(xué)探究的實(shí)踐經(jīng)歷，僅僅從文字層面去了解科學(xué)探究的流程和方法，是不可能真正掌握科學(xué)探究方法并提升科學(xué)探究能力的。因此，學(xué)生在具體的探究活動(dòng)中掌握科學(xué)探究的“做中學(xué)”學(xué)習(xí)方式，是他們學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法的有效方式之一。顯然，僅僅讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有在實(shí)踐之后引導(dǎo)他們善于反思和總結(jié)，才能幫助他們將經(jīng)歷提升為對(duì)后續(xù)行為有借鑒價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)。為了引導(dǎo)學(xué)生將自己的探究經(jīng)歷提煉為探究經(jīng)驗(yàn)，引領(lǐng)他們更加清晰而系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)科學(xué)探究，更好地提高科學(xué)探究能力，大象版《科學(xué)》教材（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“本套教材”）在每?jī)?cè)教材上都設(shè)計(jì)了一個(gè)特殊類(lèi)型的教學(xué)單元——反思單元。

黑格爾說(shuō)過(guò)，反思是一種事后思維。本套教材的反思單元安排在每?jī)?cè)教材的最后，就是想引導(dǎo)學(xué)生在經(jīng)歷一學(xué)期科學(xué)探究之后，對(duì)既有的探究經(jīng)歷進(jìn)行回顧、反思和再認(rèn)識(shí)。由于反思單元不設(shè)定具體的科學(xué)知識(shí)目標(biāo)，活動(dòng)形式和綜合探究單元的探究活動(dòng)、設(shè)計(jì)制作活動(dòng)也不完全一樣，有些教師對(duì)反思單元的教學(xué)思路把握得不是很到位。下面結(jié)合本套教材五年級(jí)上冊(cè)的反思單元“日心說(shuō)的先驅(qū)”來(lái)談一談教學(xué)思路。

1閱讀故事，重在剖析

為了增加反思活動(dòng)的有效性、引領(lǐng)性和趣味性，反思單元圍繞每?jī)?cè)所側(cè)重培養(yǎng)的探究要素目標(biāo)設(shè)計(jì)了“讀、思、做”三大環(huán)節(jié)，作為此類(lèi)單元的基本結(jié)構(gòu)。

“讀”就是引導(dǎo)學(xué)生閱讀與本冊(cè)側(cè)重培養(yǎng)的科學(xué)探究要素相關(guān)的科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)探索的史實(shí)故事，對(duì)科學(xué)家的探究過(guò)程進(jìn)行深入分析，從而更加深入地了解某些科學(xué)探究的過(guò)程或方法。

本套教材根據(jù)既定的培養(yǎng)框架選編了相關(guān)主題的科學(xué)探索的史實(shí)故事，作為學(xué)生研讀、分析科學(xué)探究方法和過(guò)程的案例，以引導(dǎo)他們了解“科學(xué)家是怎樣做研究的”。比如，“日心說(shuō)的先驅(qū)”單元就是根據(jù)本冊(cè)教材承擔(dān)的“提出問(wèn)題”和“作出假設(shè)”這兩項(xiàng)主要探究要素培養(yǎng)目標(biāo)，選編了古希臘天文學(xué)家阿里斯塔克通過(guò)估測(cè)太陽(yáng)、地球、月球三者之間的距離和相對(duì)大小，提出“日心說(shuō)”的故事，作為學(xué)生研讀和剖析科學(xué)家如何建立假說(shuō)（作出假設(shè)）的案例。

顯然，這個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)活動(dòng)并不只是讀，而是重在讀后的剖析。比如，在教學(xué)時(shí)，教師要先指導(dǎo)學(xué)生了解這個(gè)故事描述的過(guò)程，再引導(dǎo)他們思考和分析阿里斯塔克提出“日心說(shuō)”的依據(jù)是什么，以及他是怎樣獲得這些數(shù)據(jù)的，然后引導(dǎo)學(xué)生思考從這個(gè)案例中可以獲得哪些啟示。

首先，教師引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)閱讀，了解阿里斯塔克提出的“日心說(shuō)”并不是一個(gè)憑空的猜測(cè)，而是基于對(duì)天象的觀察并利用幾何知識(shí)對(duì)太陽(yáng)、地球、月球三者之間的距離，以及三者相對(duì)大小的觀測(cè)和推算出的數(shù)據(jù)作出的有根據(jù)的假設(shè)。

其次，教師引導(dǎo)學(xué)生了解阿里斯塔克所用方法的科學(xué)邏輯和對(duì)科學(xué)研究的價(jià)值。雖然阿里斯塔克當(dāng)時(shí)推算的數(shù)據(jù)與現(xiàn)代的測(cè)量數(shù)據(jù)有較大差距，但他確實(shí)是運(yùn)用幾何學(xué)知識(shí)觀測(cè)、推算并根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)提出“日心說(shuō)”的第一人。他的這種基于已有知識(shí)和觀察經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理，從而提出科學(xué)假說(shuō)的方法，不僅為后來(lái)的科學(xué)家提供了一個(gè)新的思路，也給我們的科學(xué)學(xué)習(xí)，特別是如何提出猜想和作出假設(shè)提供了極有價(jià)值的啟示。因此，教師在教學(xué)時(shí)應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真理解其過(guò)程和方法，并對(duì)其中涉及的幾何知識(shí)做簡(jiǎn)單的、必要的補(bǔ)充和解說(shuō)，以幫助他們加深理解其方法的合理性，從而理解科學(xué)假說(shuō)的邏輯性。

最后，教師要讓學(xué)生知道科學(xué)假說(shuō)的確立和證實(shí)都需要證據(jù)支撐。阿里斯塔克的觀測(cè)、推算以及幾何知識(shí)的運(yùn)用是符合科學(xué)邏輯的，但光有合理的科學(xué)方法還不夠，科學(xué)假說(shuō)能否成立需要事實(shí)證據(jù)來(lái)檢驗(yàn)?？茖W(xué)假說(shuō)在被人們接受之前，往往會(huì)受到質(zhì)疑。這些質(zhì)疑通常是基于理論能否解釋已有的事實(shí)證據(jù)提出的，這也是一個(gè)科學(xué)假說(shuō)得以立足所必須經(jīng)歷的過(guò)程。所以，教師還要引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)閱讀故事，了解阿里斯塔克提出的“日心說(shuō)”遭到了人們的質(zhì)疑以及人們提出這些質(zhì)疑的理由，看一看他在遭到質(zhì)疑后是怎樣做出合理解釋的。遺憾的是，雖然他的解釋是合理的，并且和現(xiàn)代天文學(xué)完全吻合，但他卻因當(dāng)時(shí)天文觀察水平的局限拿不出有力的證據(jù)——恒星視差，即一年中恒星在天空背景上的位置變化。因此，“日心說(shuō)”直到19世紀(jì)真正觀測(cè)到恒星視差才被所有的天文學(xué)家所接受。這些故事細(xì)節(jié)，生動(dòng)地說(shuō)明了一個(gè)假說(shuō)的提出不僅要有依據(jù)，而且最終證實(shí)也需要證據(jù)支撐。這一點(diǎn)需要讓學(xué)生理解。

2全面反思，知能并重

“讀”這個(gè)環(huán)節(jié)是基于科學(xué)家真實(shí)的科學(xué)探索史實(shí)故事對(duì)科學(xué)探究過(guò)程或方法的元認(rèn)知。接下來(lái)的“思”這個(gè)環(huán)節(jié)是學(xué)生基于自己的科學(xué)探究實(shí)踐對(duì)科學(xué)探究的元認(rèn)知。也就是說(shuō)，通過(guò)閱讀科學(xué)家故事已經(jīng)知道了科學(xué)家是怎么做的，那么我們自己是怎么做的呢？教師引導(dǎo)學(xué)生回過(guò)頭來(lái)審視一下自己的探究經(jīng)歷，看看其中有哪些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，有哪些需要借鑒或改進(jìn)。

這樣的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式，是科學(xué)課教學(xué)的一次嶄新嘗試。教師要防止出現(xiàn)空對(duì)空談經(jīng)驗(yàn)、講方法的“純理論”模式，一定要引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合具體的探究?jī)?nèi)容和探索經(jīng)歷來(lái)展開(kāi)討論和交流。具體教學(xué)時(shí)，可以從回顧學(xué)習(xí)內(nèi)容、反思探究經(jīng)歷、提煉探究經(jīng)驗(yàn)三個(gè)層面來(lái)引導(dǎo)。

回顧學(xué)習(xí)內(nèi)容。反思單元作為一學(xué)期最后一個(gè)單元，也承擔(dān)著“復(fù)習(xí)”一學(xué)期所學(xué)科學(xué)知識(shí)的任務(wù)。因此，在組織這一單元教學(xué)時(shí)，教師可以先引導(dǎo)學(xué)生回顧一下本學(xué)期學(xué)習(xí)了哪些科學(xué)知識(shí)，做過(guò)哪些科學(xué)探究活動(dòng)。這樣既達(dá)到學(xué)期總復(fù)習(xí)的目的，又為接下來(lái)的反思探究經(jīng)歷提供了可以具體分析的案例。

反思探究經(jīng)歷。根據(jù)教學(xué)目標(biāo)教師引導(dǎo)學(xué)生圍繞這些具體內(nèi)容的學(xué)習(xí)過(guò)程，回憶自己是怎樣完成相關(guān)探究環(huán)節(jié)的。比如五年級(jí)上冊(cè)側(cè)重訓(xùn)練的探究要素是“提出問(wèn)題”和“作出假設(shè)”，那就引導(dǎo)學(xué)生回憶自己對(duì)哪個(gè)問(wèn)題提出過(guò)哪些假設(shè)，自己是怎樣作出這些假設(shè)的，作出這些假設(shè)的依據(jù)是什么。如圍繞蒸發(fā)快慢和哪些因素有關(guān)的問(wèn)題。

師：在探究水的蒸發(fā)快慢與哪些因素有關(guān)的問(wèn)題時(shí)，你作出過(guò)什么假設(shè)？

生：我的假設(shè)是水的蒸發(fā)快慢與氣溫有關(guān)。

師：當(dāng)時(shí)你怎么會(huì)作出這個(gè)假設(shè)？有什么根據(jù)嗎？說(shuō)說(shuō)你當(dāng)時(shí)是怎樣想的。

生：因?yàn)槲铱吹轿覌尶偘岩路玫教?yáng)光下去曬，太陽(yáng)光下溫度高，所以我猜想蒸發(fā)的快慢與溫度有關(guān)。

生：我當(dāng)時(shí)也猜想蒸發(fā)快慢與溫度有關(guān)，是因?yàn)槲野l(fā)現(xiàn)把濕毛巾放在取暖器上能很快被烘干。

師：看來(lái)你們的假設(shè)都是有根據(jù)的，這些根據(jù)就是你們?cè)谏钪杏^察到的自然現(xiàn)象。

只有結(jié)合和依托具體的科學(xué)探究經(jīng)歷進(jìn)行回顧，才能真正引發(fā)學(xué)生對(duì)探究過(guò)程的反思，也才可能提煉探究的經(jīng)驗(yàn)和方法，我們?cè)诮虒W(xué)時(shí)也才能有依據(jù)地作出恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)和合適的引導(dǎo)。

提煉探究經(jīng)驗(yàn)。教師在引導(dǎo)學(xué)生圍繞具體學(xué)習(xí)內(nèi)容反思探究經(jīng)歷的基礎(chǔ)上，還可以適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)和提煉一些科學(xué)方法和經(jīng)驗(yàn)。比如，讓學(xué)生自己總結(jié)，認(rèn)識(shí)到科學(xué)假設(shè)不能靠憑空的猜測(cè)，而是需要經(jīng)驗(yàn)和事實(shí)做支撐，需要利用已有知識(shí)對(duì)一些數(shù)據(jù)、資料進(jìn)行計(jì)算和推理等。小學(xué)生探究經(jīng)歷有限，總結(jié)概括的能力也有限，因此教師對(duì)這些探究經(jīng)驗(yàn)的提煉要求不宜太高，重點(diǎn)培養(yǎng)他們反思、總結(jié)和提煉經(jīng)驗(yàn)的意識(shí)。只要學(xué)生能真正積極思考，有所總結(jié)，并且勇于發(fā)表自己的真實(shí)想法，就應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)和褒獎(jiǎng)。

3“做”“評(píng)”結(jié)合，激發(fā)興趣

盡管“讀”和“思”兩個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)結(jié)合了科學(xué)家的具體案例和學(xué)生的親身探究經(jīng)歷，但教學(xué)的形式主要是“想一想，說(shuō)一說(shuō)”。這對(duì)于小學(xué)生來(lái)說(shuō)，難以長(zhǎng)時(shí)間保持他們的學(xué)習(xí)興趣，需要教師繼續(xù)創(chuàng)造更加具象化的活動(dòng)，讓教學(xué)更加實(shí)在、有趣且可操作。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，教材設(shè)計(jì)了“做”這個(gè)環(huán)節(jié)。

“做”是反思的延續(xù)和具象化操作，通過(guò)具體可見(jiàn)且可操作的活動(dòng)，可以讓反思變得更加有趣、實(shí)在?！白觥本哂腥龑觾?nèi)涵：

其一，通過(guò)一定的活動(dòng)把反思的內(nèi)容和成果實(shí)現(xiàn)“可視化”。比如，一年級(jí)上冊(cè)的反思單元，設(shè)計(jì)了“制作科學(xué)探究樹(shù)”，以此展示學(xué)生提出的問(wèn)題和作出的猜想，目的是引導(dǎo)學(xué)生以一種有趣的方式，把自己的科學(xué)學(xué)習(xí)成果變得“可視”，以幫助他們體驗(yàn)更強(qiáng)烈的科學(xué)學(xué)習(xí)的成就感。同時(shí)，教師可以促進(jìn)學(xué)生展開(kāi)進(jìn)一步交流，激發(fā)他們?cè)谖磥?lái)的科學(xué)學(xué)習(xí)中不斷提出更多感興趣的問(wèn)題。教材以“樹(shù)葉”呈現(xiàn)問(wèn)題，以“果實(shí)”呈現(xiàn)猜想，如果學(xué)生能提煉出提出問(wèn)題或作出猜想的經(jīng)驗(yàn)，則可以寫(xiě)在“樹(shù)皮”上。實(shí)際教學(xué)時(shí)，每個(gè)學(xué)生都可以把自己的問(wèn)題、猜想或經(jīng)驗(yàn)寫(xiě)在相應(yīng)形狀的紙片上，貼到這棵“科學(xué)探究樹(shù)”上。隨著科學(xué)教學(xué)的日積月累，這棵“科學(xué)探究樹(shù)”就會(huì)越來(lái)越“枝繁葉茂”。

其二，“做”可以是學(xué)生通過(guò)反思探究經(jīng)歷，對(duì)科學(xué)方法有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)之后的再應(yīng)用、再實(shí)踐。比如，在一年級(jí)下冊(cè)的反思單元“我們也在找證據(jù)”中，學(xué)生通過(guò)閱讀“大陸漂移說(shuō)”的故事，回顧自己的探究經(jīng)歷，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)了猜想與證據(jù)的關(guān)系。之后，教師引導(dǎo)他們制作自己的“證據(jù)小火車(chē)”，讓他們把曾經(jīng)做過(guò)的研究，以證據(jù)鏈的形式梳理并展現(xiàn)出來(lái)。這樣讓反思活動(dòng)變得更具操作性，是他們探究能力提升的良好契機(jī)。

其三，可以把學(xué)生做出來(lái)的成果作為探究小組或?qū)W生個(gè)人一學(xué)期或更長(zhǎng)時(shí)間段的科學(xué)學(xué)習(xí)成效的評(píng)價(jià)依據(jù)。教師既可以組織學(xué)生將自己“做”的結(jié)果拿出來(lái)展示交流和互相評(píng)價(jià)，也可以根據(jù)這些成果，對(duì)學(xué)生的科學(xué)探究能力發(fā)展及科學(xué)知識(shí)掌握情況進(jìn)行評(píng)估和指導(dǎo)。

本套教材五年級(jí)上冊(cè)反思單元以建立“我的科學(xué)假說(shuō)”為任務(wù)驅(qū)動(dòng)，引領(lǐng)學(xué)生對(duì)自己的科學(xué)認(rèn)知進(jìn)行整理，對(duì)科學(xué)探究和生活中的各種科學(xué)現(xiàn)象嘗試建立自己的假設(shè)性解釋?zhuān)⒁院线m的形式進(jìn)行解釋和交流。這既是學(xué)生對(duì)已有的科學(xué)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的整理，又是對(duì)作出假設(shè)的過(guò)程有了新的認(rèn)識(shí)之后的再實(shí)踐。學(xué)生運(yùn)用剛剛建立起來(lái)的對(duì)作出假設(shè)的新認(rèn)識(shí)，再次梳理自己的科學(xué)認(rèn)知，嘗試建立屬于自己的“科學(xué)假說(shuō)”，也就是對(duì)某個(gè)科學(xué)現(xiàn)象提出自己的理解和解釋。這個(gè)活動(dòng)似乎有一些難度，但這些案例源自教學(xué)實(shí)際，具有一定的挑戰(zhàn)性，能夠激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知興趣。比如，有學(xué)生大膽提出了自己對(duì)水面為什么能高出杯口而不溢出來(lái)的現(xiàn)象的假設(shè)性解釋?zhuān)核砻娴姆肿泳拖褚粋€(gè)個(gè)能手拉手圍在一起的孩子，能把內(nèi)部的水分子圍起來(lái)不讓它們亂跑，所以杯子內(nèi)部的水會(huì)被表面的水圍住，當(dāng)它們高于杯口時(shí)也不會(huì)溢出來(lái)。學(xué)生還通過(guò)多人模擬表演的方式，給其他同學(xué)解釋?zhuān)艿搅私處煹谋頁(yè)P(yáng)和同學(xué)們的稱(chēng)贊，他的成就感和喜悅感溢于言表。這樣的例子還有很多，比如恐龍滅絕的原因、熱脹冷縮的原因、月相變化的原因等。

在實(shí)際教學(xué)中，教師還可以讓學(xué)生用自己的名字給提出的假說(shuō)命名，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的興趣和成就感。在學(xué)生提出各種各樣的假說(shuō)時(shí)，教師不對(duì)他們的假說(shuō)作絕對(duì)的對(duì)錯(cuò)評(píng)判，而是引導(dǎo)他們針對(duì)假說(shuō)建立的依據(jù)進(jìn)行一些闡釋?zhuān)蛘咭龑?dǎo)他們互相補(bǔ)充一些必要的證據(jù)，彌補(bǔ)、完善思路上的缺陷。這樣教學(xué)，既突出了本單元的教學(xué)重點(diǎn)，讓學(xué)生深刻領(lǐng)悟作出假設(shè)是一個(gè)有根據(jù)、重證據(jù)、講邏輯的過(guò)程，又幫助更多的學(xué)生順利地建立起自己的假說(shuō)。在教師的激勵(lì)下，每個(gè)小組甚至每個(gè)學(xué)生都嘗試建立了自己的假說(shuō)，反思單元的教學(xué)成為學(xué)生一學(xué)期乃至更長(zhǎng)時(shí)間科學(xué)學(xué)習(xí)“大豐收”的慶典。只有這樣，我們才能讓學(xué)生感受到科學(xué)的無(wú)窮趣味，樹(shù)立探究科學(xué)的自信，發(fā)展科學(xué)志趣。

參考文獻(xiàn)

[1]J.H.弗拉維爾，P.H.米勒，S.A.米勒.認(rèn)知發(fā)展[M].鄧賜平，劉明，譯.上海：華東師范大學(xué)出版社，2002.

[2]黑格爾.小邏輯[M].賀麟，譯.北京：商務(wù)印書(shū)館，1980.